人细胞间期染色质纤维的短暂拓扑缠结

《Scientific Reports》：Transient topological entanglement of chromatin fiber in human cells during interphase

　　

摘要

染色质分子的拓扑纠缠可能会以其无法通过成对染色质接触来解释的方式影响其三维结构。我们提出了一种基于ChIA-PET实验中的成对相互作用数据来检测由Cohesin介导的染色质环之间连接的实际方法。我们的算法分析染色质相互作用网络，并识别出能够保证相关染色质相互作用图完整性的完全图（K₆）子图。这意味着，只要实现这些子图所需的相互作用在细胞中同时存在，就表明存在相互连接的染色质环。我们将该算法应用于GM12878、H1-hESC、HFFc6和WTC11细胞系的体内ChIA-PET数据集，以及GM12878的长读长ChIA-PET数据，分别对各个染色质接触域（CCDs）进行了分析。我们发现1%至17%的CCDs包含K₆子图，表明可能存在连接。在GM12878中，相互连接的CCDs富含多重ChIA-Drop相互作用，其中63%的相互作用支持至少四个位点的空间邻近性。环状结构挤出模拟显示，在相互连接的CCDs中形成连接的倾向更高。此外，相互连接的CCDs在细胞区室边界处更为丰富，表现出不同的区室组织特征、较低的CTCF占据率以及略微延迟的复制时序。